IO、BUFFER、BIO、NIO介绍

缓冲区buffer介绍

缓冲区(Buffer)就是在内存中预留指定大小的存储空间用来对I/O的数据做临时存储，这部分预留的内存空间叫缓冲区。

使用缓冲区有两个好处：
1、减少实际物理读写次数
2、缓冲区在创建时就被分配内存，这块内存区域一直被重用，可以减少动态分配和回收内存的次数

一般在实际过程中，我们一般是先将文件读入内存，再从内存写入到别的地方，这样在输入输出过程中我们都可以用缓存来提升IO性能。

在java nio中，缓冲区的作用也是用来临时存储数据，可以理解为是I/O操作中数据的中转站。缓冲区直接为通道(channel)服务，写入数据到通道或从通道读取数据，这样利用缓冲区数据来传递就可以达到对数据高效处理的目的。在nio中主要有八种缓冲区类（其中MappedByteBuffer是专门用于内存映射的一种ByteBuffer）:
ByteBuffer（常用）,CharBuffer,ShortBuffer,IntBuffer,LongBuffer,FloatBuffer,DoubleBuffer

2、Fields

所有缓冲区都有4个属性：capacity、limit、position、mark，并遵循mark<=position<=limit<=capacity，下表时对这4个属性的解释：

字段	作用
position	当前读到的位置
limit	当前写到的位置
capacity	容量
mark	标记，调用mark()来设置mark=position，在调用reset()可以让position恢复到标记位置

3、另外一些常用的方法

方法	描述
limit(),limit(10)	前者get，后者set
reset()	把position设置成mark的值
clear()	position=0,limit=capacity,mark=-1
flip()	limit=position,position=0,mark=-1；将缓冲区状态由存数据变为准备取数据
rewind()	把position设为0，mark设为-1,不改变limit的值
remaining()	return limit-position
hasRemaining()	return position < limit,是否还有未读内容
compact	把position到limit间的内容移到0到limit间,position和limit的取值分别变为limit-position、capacity; 也即将未读的内容拷贝到缓冲区开头，现在buffer准备好写数据，但是不会覆盖未读的数据; 如果先将position设置到limit,再compact，那么相当于clear
get()	相对读，从position读取一个byte,并将position+1,为下次读写做准备
get(int index)	绝对读，读取byteBuffer底层bytes下标为index的byte,不改变position
get(byte[]dst,int offset,int length)	从position开始相对读，读length个byte,并写入dst下标从offset到offset+length的区域
put(byte b)	相对写，向position写入一个byte,并将position+1,为下次读写做准备
put(int index,byte b)	绝对写，想byteBuffer底层的bytes中下标为index的位置插入byte b，不改变position
put(ByteBuffer src)	用相对写，把src中可读的部分(position-limit)写入到此byteBuffer)
put(byte[]src,int offset,int length	将src数组中offset到offset+length的数据写入到position之后，并将position+length

4.Buffer 写读原理图：

第一步：初始化状态下的数组new byte[5]，position为0，limit为5，capacity为5.

第二步：写入两个字节后  >>  position为2，limit为5，capacity为5.

第三步：因为所有可操作的数据处于position和limit之间，所以读之前要调用 flip()方法，flip调用之后，position为0，limit为2.

             flip方法源代码展示：

                                            

第四步:读取状态，读取完毕后：position为2，limit为2。

第五步：读完之后要面临再次写入数据，在写入数据之前要处于清空状态，调用 clear()方法，调用clear后 position为0，limit为5

              备注：所谓的处于清空状态或者调用clear方法并不是清空数组中之前写入的两个字节的数据，只是单出的改变position和limit的位置，上一次读入的数据依然存在。

           clear()方法源码展示：

                                           

第六步：再次写入一个字节的数据，position为1，limit为5.   看图理解步骤。

            备注：读数据前先flip：因为buffer可操作的数据处于position和limit之间，否则读不出数据。

                       写数据前先clear：可能是为写操作提供更宽阔的空间吧

以上原理代码测试：

package com.***.demo;
import java.nio.ByteBuffer;
public class TestBuffer {
	public static void main(String[] args) {
		//1.创建buffer
		byte[] bytes=new byte[5];
		ByteBuffer buffer=ByteBuffer.wrap(bytes);
		System.out.println("初始状态 :capacity:"+buffer.capacity()+",position:"+buffer.position()+",limit:"+buffer.limit());
		 //初始状态：capacity为5 position为0  limit为5
		//写2个字节
		buffer.put((byte)'a');
		buffer.put((byte)'b');
		System.out.println("写2字节 :capacity:"+buffer.capacity()+",position:"+buffer.position()+",limit:"+buffer.limit());
         //写两个字节：capacity为5 position为2  limit为5
		buffer.flip();
		
		//读两个字节
		while(buffer.hasRemaining()){
			System.out.println(buffer.get());
		}
		System.out.println("读完2字节 :capacity:"+buffer.capacity()+",position:"+buffer.position()+",limit:"+buffer.limit());
		 //读完两个字节：capacity为5 position为2  limit为2
		buffer.clear();
		buffer.put((byte)'c');
		
		buffer.flip();
		//读两个字节
		while(buffer.hasRemaining()){
			S